Buck型DC-DC变换器中数字预测模糊PID控制器的设计与实现.pdf

《Buck型DC-DC变换器中数字预测模糊PID控制器的设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４４卷第５期东南大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５２０１４年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐｔ．２０１４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１４．０５．００４Ｂｕｃｋ型ＤＣＤＣ变换器中数字预测模糊ＰＩＤ控制器的设计与实现孙大鹰徐申孙伟锋陆生礼（东南大学国家专用集成电路系统工程技术研究中心，南京２１００９６）摘要：为了提高数字ＤＣＤＣ变换器的瞬态响应性能，设计了一种基于数字预测控制方法的模糊ＰＩＤ控制器．该控制器根据Ｂｕｃｋ型ＤＣＤＣ变换器的电路结构

2、，准确预测单个开关周期或多个开关周期后的负载电压和电感电流，以克服环路时延对系统瞬态响应的影响；同时，在基本ＰＩＤ控制基础上引入模糊控制，实时在线调整ＰＩＤ控制参数，以克服变换器的非线性特性对瞬态能力的影响．所设计数字控制器经ＦＰＧＡ验证，结果表明，与基本ＰＩＤ控制相比，所设计数字预测模糊ＰＩＤ控制器能有效提高变换器的瞬态响应能力，变换器的瞬态响应时间缩短１／３，电压超调量小于５％．关键词：ＤＣＤＣ转换器；数字控制；预测算法；模糊算法；ＰＩＤ控制中图分类号：ＴＮ４　　文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０５０５（２０１４）０５０８９７０５Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌ

3、ｅｍｅｎｔｏｆｄｉｇｉｔａｌｆｕｚｚｙＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｉｔｈｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＢｕｃｋＤＣＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒＳｕｎＤａｙｉｎｇＸｕＳｈｅｎＳｕｎＷｅｉｆｅｎｇＬｕＳｈｅｎｇｌｉ（ＮａｔｉｏｎａｌＡＳＩＣＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｄｉｇｉｔａｌＤＣＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ａｄｉｇｉｔａｌｆｕｚｚｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｎｔ

4、ｅｇｒａｌｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ（ＰＩＤ）ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｉｔｈａｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅａｎｄｉｎｄｕｃｔａｎｃｅｃｕｒｒｅｎｔａｆｔｅｒｏｎｅｃｙｃｌｅｏｒｍｕｌｔｉｐｌｅｃｙｃｌｅｓａｒｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＢｕｃｋＤＣＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｏｖｅｒｃｏｍｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌｏｏｐｔｉｍｅｄｅｌａｙｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓ

5、ｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｂａｓｉｃＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｏｎｌｉｎｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｆｉｅｌｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｇａｔｅａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌ

6、ｔｓｏｆｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｂａｓｉｃＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｏｆｃｏｎｖｅｒｔｅｒｃａｎｄｅｃｒｅａｓｅｂｙｏｎｅｔｈｉｒｄａｎｄｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｏｖｅｒｓｈｏｏｔｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ５％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＣＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｔｒｏｌ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｆｕｚｚｙａｌｇｏｒｉ

7、ｔｈｍ；ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｌｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ［１］在电子信息领域，移动便携式电子产品越来越产品的发展方向．ＤＣＤＣ变换器作为电子产品普及，产品功能日益复杂，功耗问题随之突出，更优的供电系统，其性能关系到电子产品的可靠性、稳异的处理性能和更长的待机时间成为便携式电子定性和系统的待机时间．然而ＤＣＤＣ变换器作为收稿日期：２０１３１２２２．作者简介：孙大鹰（１９８３—），男，博士生；陆生礼（联系人），男，博士，教授，博士生导师，ｌｓｌ＠ｓｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１２７４０